● 摘要
本论文介绍了运动控制技术的发展现状和趋势，分析了基于PC总线的运动控制器的特点，以及USB技术在数控系统中的应用，提出了一种在PC机Windows操作系统下基于USB总线的运动控制数据传输协议——USBmc(USB for motion control)，详细介绍了该协议的原理、特点以及实现方法并根据该协议设计运动控制器系统软硬件。运动控制器基于USB总线，采用上下位机的通讯方式，上位机PC软件部分包括USB设备驱动程序和应用软件，应用软件又由动态链接库和应用程序组成，实现了USB通讯和USBmc协议控制功能。论文详细介绍了驱动程序和应用软件的实现方法，测试界面的使用和USBmc协议实现函数库的使用。上位机软件系统还提供了一个有加减速控制的直线插补器函数库。下位机系统的硬件部分包括USB外设外围电路和设备卡的扩充总线电路。下位机软件部分即固件程序设计，实现了USBmc协议对下位机的USB通讯和对设备卡的控制要求。本论文设计方案从实际出发，在系统设计中软硬件都经过反复分析、修改、试验和调试，最终实现了系统的统调，各项性能指标均满足设计要求，达到了预期的设计目标。本论文研究的运动控制器适用于具有同步运动控制要求的数控机械或实验设备，如剪切、印刷、包装等。